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(11) | EP 3 522 690 B2 |
| (12) | NEW EUROPEAN PATENT SPECIFICATION |
| After opposition procedure |
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| (54) |
INVERTER WECHSELRICHTER CONVERTISSEUR |
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BACKGROUND ART
SUMMARY
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inverter according to the present disclosure;
FIG. 2 is a plan view showing a power substrate of the inverter of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing a spacer of the inverter of FIG. 1;
FIG. 4 is a perspective view showing the inverter of FIG. 1 in a state where a control substrate is omitted;
FIG. 5 is a plan view showing the inverter of FIG. 1 in a state where the control substrate is omitted;
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6 - 6 of FIG. 4 showing the inverter of FIG 1; and
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an inverter according to a comparative example.
DETAILED DESCRIPTION
a power substrate (20) mounting six power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) consisting of a first power element group (G1), a second power element group (G2), a third power element group (G3), a fourth power element group (G4), a fifth power element group (G5) and a sixth power element group (G6), the six power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) being arranged apart from each other, each of the six power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) constituted by a plurality of power elements (24) arranged in a line, the direction in which the power elements (24) constituting the power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) are arranged being referred to as first direction, each of the power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) being arranged in a direction intersecting with the first direction among directions along the surface of the power substrate (20) on which the power elements (24) are arranged when seen in the plate thickness direction of the power substrate (20), the arrangement direction of the power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) being referred to as a second direction;
a control substrate (60) disposed apart from the power substrate (20) in a plate thickness direction of the power substrate (20) and mounting an electronic component (63) for controlling the plurality of power elements (24);
a capacitor substrate (50) disposed between the power substrate (20) and the control substrate (60) and mounting a plurality of capacitors (54);
a heat release member (11) fixed to the power substrate (20), the heat release member (11), the power substrate (20), the control substrate (60) and the capacitor substrate (50) being disposed in layers, wherein plate thickness directions of the power substrate (20), the control substrate (60) and the capacitor substrate (50) coincide with each other; and
first and second spacers (40) each of which electrically connects the power substrate (20) and the capacitor substrate (50), wherein
the power substrate (20) includes a plurality of conductor patterns (21, 22, 23) to which the power elements (24) are electrically connected, which are arranged at an interval in the second direction and which include
i) first and second conductor patterns (23), wherein the first conductor pattern (23) is connected to the first spacer (40), the second conductor pattern (23) is connected to the second spacer (40), the first conductor pattern (23) is disposed between the second power element group (G2) and the third power element group (G3), and the second conductor pattern (23) is disposed between the fourth power element group (G4) and the fifth power element group (G5),
ii) third to fifth conductor patterns (22) each of which is connected to a respective output terminal (35) mounted to the power substrate (20), wherein the third conductor pattern (22) is disposed between the first power element group (G1) and the second power element group (G2), the fourth conductor pattern (22) is disposed between the third power element group (G3) and the fourth power element group (G4), and the fifth conductor pattern (22) is disposed between the fifth power element group (G5) and the sixth power element group (G6), and
iii) sixth and seventh conductor patterns (21) each of which is connected to a respective input terminal (25) mounted to the power substrate (20), wherein the sixth and seventh conductor patterns (21) are disposed with the first to sixth power element groups (G1 to G6) sandwiched therebetween,
characterized in that
each of the first and second conductor patterns (23) has a first portion (23A) extending in the first direction between two adjacent power element groups (G2, G3, G4, G5) of the six power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) and a second portion (23B) projecting in the first direction from the two adjacent power element groups (G2, G3, G4, G5) of the six power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6), said second portion (23B) being provided outside the six power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) in the first direction,
wherein the first portion (23A) of the first conductor pattern (23) extends in the first direction between the second power element group (G2) and the third power element group (G3), and the second portion (23B) of the first conductor pattern (23) projects in the first direction from the second power element group (G2) and the third power element group (G3),
wherein the first portion (23A) of the second conductor pattern (23) extends in the first direction between the fourth power element group (G4) and the fifth power element group (G5), and the second portion (23B) of the second conductor pattern (23) projects in the first direction from the fourth power element group (G4) and the fifth power element group (G5),
each of the first and second spacers (40) includes a body portion (41) having a rectangular
plate shape and being disposed between two adjacent power element groups (G2, G3,
G4, G5) of the six power element groups (G1, G2, G3, G4, G5, G6) and a cylindrical
heat transfer portion (42) disposed outside the six power element groups (G1, G2,
G3, G4, G5, G6) in a direction in which the power elements (24) are arranged, wherein
the heat transfer portion (42) is provided at one end of the body portion (41) in
the longitudinal direction of the body portion (41), wherein
the body portion (23A) of the first spacer (40) is disposed between the second power element group (G2) and the third power element group (G3),
the body portion (23A) of the second spacer (40) is disposed between the fourth power element group (G4) and the fifth power element group (G5),
the body portion (41) of the first spacer (40) overlaps with the first portion (23A) of the first conductor pattern (23),
the body portion (41) of the second spacer (40) overlaps with the first portion (23A) of the second conductor pattern (23),
the heat transfer portion (42) of the first spacer (40) overlaps with the second portion (23B) of the first conductor pattern (23),
the heat transfer portion (42) of the second spacer (40) overlaps with the second portion (23B) of the second conductor pattern (23), and
each heat transfer portion (42) is disposed closer to the plurality of capacitors (54) than each body portion (41) in the first direction and each heat transfer portion (42) is disposed at a position not overlapping with the plurality of capacitors (54) as viewed in a plate thickness direction of the capacitor substrate (50).
einem Leistungssubstrat (20), an dem sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) montiert sind, die aus einer ersten Leistungselementgruppe (G1), einer zweiten Leistungselementgruppe (G2), einer dritten Leistungselementgruppe (G3), einer vierten Leistungselementgruppe (G4), einer fünften Leistungselementgruppe (G5) und einer sechsten Leistungselementgruppe (G6) bestehen, wobei die sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) entfernt voneinander angeordnet sind, wobei jede der sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) durch eine Vielzahl von Leistungselementen (24) gebildet ist, die in einer Linie angeordnet sind, wobei die Richtung, in der die Leistungselemente (24), die die Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) bilden, angeordnet sind, als eine erste Richtung bezeichnet wird, wobei jede der Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) in einer Richtung, die die erste Richtung schneidet, von Richtungen entlang der Oberfläche des Leistungssubstrats (20) angeordnet ist, an der die Leistungselemente (24) angeordnet sind, aus Sicht in der Plattendickenrichtung des Leistungssubstrats (20), wobei die Anordnungsrichtung der Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) als eine zweite Richtung bezeichnet wird;
einem Steuerungssubstrat (60), das entfernt von dem Leistungssubstrat (20) in einer Plattendickenrichtung des Leistungssubstrats (20) angeordnet ist und an dem eine elektronische Komponente (63) zum Steuern der Vielzahl von Leistungselementen (24) montiert ist;
einem Kondensatorsubstrat (50), das zwischen dem Leistungssubstrat (20) und dem Steuerungssubstrat (60) angeordnet ist und an dem eine Vielzahl von Kondensatoren (54) montiert sind;
einem Wärmeabgabebauteil (11), das an dem Leistungssubstrat (20) fixiert ist, wobei das Wärmeabgabebauteil (11), das Leistungssubstrat (20), das Steuerungssubstrat (60) und das Kondensatorsubstrat (50) in Lagen angeordnet sind, wobei Plattendickenrichtungen des Leistungssubstrats (20), des Steuerungssubstrats (60) und des Kondensatorsubstrats (50) miteinander übereinstimmen; und
einem ersten und einem zweiten Abstandshalter (40), von denen jeder das Leistungssubstrat (20) und das Kondensatorsubstrat (50) elektrisch verbindet, wobei
das Leistungssubstrat (20) eine Vielzahl von Leitungsmustern (21, 22, 23) hat, mit denen die Leistungselemente (24) elektrisch verbunden sind, die in einem Abstand in der zweiten Richtung angeordnet sind und die Folgendes umfassen:
i) ein erstes und ein zweites Leitungsmuster (23), wobei das erste Leitungsmuster (23) mit dem ersten Abstandshalter (40) verbunden ist, wobei das zweite Leitungsmuster (23) mit dem zweiten Abstandshalter (40) verbunden ist, wobei das erste Leitungsmuster (23) zwischen der zweiten Leistungselementgruppe (G2) und der dritten Leistungselementgruppe (G3) angeordnet ist und das zweite Leitungsmuster (23) zwischen der vierten Leistungselementgruppe (G4) und der fünften Leistungselementgruppe (G5) angeordnet ist,
ii) ein drittes bis fünftes Leitungsmuster (22), von denen jedes mit einem jeweiligen Ausgabeanschluss (35) verbunden ist, der an dem Leistungssubstrat (20) montiert ist, wobei das dritte Leistungsmuster (22) zwischen der ersten Leistungselementgruppe (G1) und der zweiten Leistungselementgruppe (G2) angeordnet ist, das vierte Leitungsmuster (22) zwischen der dritten Leistungselementgruppe (G3) und der vierten Leistungselementgruppe (G4) angeordnet ist und das fünfte Leitungsmuster (22) zwischen der fünften Leistungselementgruppe (G5) und der sechsten Leistungselementgruppe (G6) angeordnet ist, und
iii) ein sechstes und siebtes Leitungsmuster (21), von denen jedes mit einem jeweiligen Eingangsanschluss (25) verbunden ist, der an dem Leistungssubstrat (20) montiert ist, wobei das sechste und siebte Leitungsmuster (21) so angeordnet sind, dass die erste bis sechste Leistungselementgruppe (G1 bis G6) sandwichartig dazwischen angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dassjedes von dem ersten und dem zweiten Leitungsmuster (23) einen ersten Abschnitt (23A), der sich in der ersten Richtung zwischen zwei benachbarten Leistungselementgruppen (G2, G3, G4, G5) der sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (23B) hat, der in der ersten Richtung von den zwei benachbarten Leistungselementgruppen (G2, G3, G4, G5) der sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) vorsteht, wobei der zweite Abschnitt (23B) außerhalb der sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) in der ersten Richtung vorsteht,
wobei der erste Abschnitt (23A) des ersten Leitungsmusters (23) sich in der ersten Richtung zwischen der zweiten Leistungselementgruppe (G2) und der dritten Leistungselementgruppe (G3) erstreckt und der zweite Abschnitt (23B) des ersten Leitungsmusters (23) in der ersten Richtung von der zweiten Leistungselementgruppe (G2) und der dritten Leistungselementgruppe (G3) vorsteht,
wobei der erste Abschnitt (23A) des zweiten Leitungsmusters (23) sich in der ersten Richtung zwischen der vierten Leistungselementgruppe (G4) und der fünften Leistungselementgruppe (G5) erstreckt und der zweite Abschnitt (23B) des zweiten Leitungsmusters (23) in der ersten Richtung von der vierten Leistungselementgruppe (G4) und der fünften Leistungselementgruppe (G5) vorsteht,
jeder von dem ersten und dem zweiten Abstandshalter (40) einen Körperabschnitt (41), der eine rechteckige Plattenform hat und zwischen zwei benachbarten Leistungselementgruppen (G2, G3, G4, G5) der sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) angeordnet ist, und einen zylindrischen Wärmeübertragungsabschnitt (42) hat, der außerhalb der sechs Leistungselementgruppen (G1, G2, G3, G4, G5, G6) in einer Richtung angeordnet ist, in der die Leistungselemente (24) angeordnet sind, wobei
der Wärmeübertragungsabschnitt (42) an einem Ende des Körperabschnitts (41) in der Längsrichtung des Körperabschnitts (41) vorgesehen ist, wobei
der Körperabschnitt (23A) des ersten Abstandshalters (40) zwischen der zweiten Leistungselementgruppe (G2) und der dritten Leistungselementgruppe (G3) angeordnet ist,
der Körperabschnitt (23A) des zweiten Abstandshalters (40) zwischen der vierten Leistungselementgruppe (G4) und der fünften Leistungselementgruppe (G5) angeordnet ist,
der Körperabschnitt (41) des ersten Abstandshalters (40) mit dem ersten Abschnitt (23A) des ersten Leitungsmusters (23) überlappt,
der Körperabschnitt (41) des zweiten Abstandshalters (40) mit dem ersten Abschnitt (23A) des zweiten Leitungsmusters (23) überlappt,
der Wärmeübertragungsabschnitt (42) des ersten Abstandshalters (40) mit dem zweiten Abschnitt (23B) des ersten Leitungsmusters (23) überlappt,
der Wärmeübertragungsabschnitt (42) des zweiten Abstandshalters (40) mit dem zweiten Abschnitt (23B) des zweiten Leitungsmusters (23) überlappt, und
jeder Wärmeübertragungsabschnitt (42) näher zu der Vielzahl von Kondensatoren (54) angeordnet ist als jeder Körperabschnitt (41) in der ersten Richtung und jeder Wärmeübertragungsabschnitt (42) an einer Position angeordnet ist, die nicht mit der Vielzahl von Kondensatoren (54) überlappt, aus Sicht in einer Plattendickenrichtung des Kondensatorsubstrats (50).
un substrat de puissance (20) montant six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) constitué d'un premier groupe d'éléments de puissance (G1), d'un deuxième groupe d'éléments de puissance (G2), d'un troisième groupe d'éléments de puissance (G3), d'un quatrième groupe d'éléments de puissance (G4), d'un cinquième groupe d'éléments de puissance (G5) et d'un sixième groupe d'éléments de puissance (G6), les six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) étant agencés à distance les uns des autres, chacun des six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) étant constitué d'une pluralité d'éléments de puissance (24) agencés en ligne, la direction dans laquelle sont agencés les éléments de puissance (24) constituant les groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) étant appelée première direction, chacun des groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) étant agencé dans une direction croisant la première direction parmi des directions le long de la surface du substrat de puissance (20) sur laquelle les éléments de puissance (24) sont agencés, lorsque vus dans la direction d'épaisseur de plaque du substrat de puissance (20), la direction d'agencement des groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) étant appelée seconde direction ;
un substrat de commande (60) disposé à distance du substrat de puissance (20) dans une direction d'épaisseur de plaque du substrat de puissance (20) et montant un composant électronique (63) pour commander la pluralité d'éléments de puissance (24) ;
un substrat de condensateur (50) disposé entre le substrat de puissance (20) et le substrat de commande (60) et montant une pluralité de condensateurs (54) ;
un organe de libération de chaleur (11) fixé au substrat de puissance (20), l'organe de libération de chaleur (11), le substrat de puissance (20), le substrat de commande (60) et le substrat de condensateur (50) étant disposés en couches, dans lequel les directions d'épaisseur de plaque du substrat de puissance (20), du substrat de commande (60) et du substrat de condensateur (50) coïncident l'une avec l'autre ; et
des première et deuxième entretoises (40) dont chacune connecte électriquement le substrat de puissance (20) et le substrat de condensateur (50), dans lequel
le substrat de puissance (20) comporte une pluralité de motifs conducteurs (21, 22, 23) auxquels des éléments de puissance (24) sont électriquement connectés, qui sont agencés à un intervalle dans la seconde direction et qui comportent
i) des premier et deuxième motifs conducteurs (23), dans lequel le premier motif conducteur (23) est connecté à la première entretoise (40), le deuxième motif conducteur (23) est connecté à la deuxième entretoise (40), le premier motif conducteur (23) est disposé entre le deuxième groupe d'éléments de puissance (G2) et le troisième groupe d'éléments de puissance (G3), et le deuxième motif conducteur (23) est disposé entre le quatrième groupe d'éléments de puissance (G4) et le cinquième groupe d'éléments de puissance (G5),
ii) des troisième au cinquième motifs conducteurs (22) dont chacun est connecté à une borne de sortie (35) respective montée sur le substrat de puissance (20), dans lequel le troisième motif conducteur (22) est disposé entre le premier groupe d'éléments de puissance (G1) et le deuxième groupe d'éléments de puissance (G2), le quatrième motif conducteur (22) est disposé entre le troisième groupe d'éléments de puissance (G3) et le quatrième groupe d'éléments de puissance (G4), et le cinquième motif conducteur (22) est disposé entre le cinquième groupe d'éléments de puissance (G5) et le sixième groupe d'éléments de puissance (G6), et
iii) des sixième et septième motifs conducteurs (21) dont chacun est connecté à une borne d'entrée (25) respective montée sur le substrat de puissance (20), dans lequel les sixième et septième motifs conducteurs (21) sont disposés avec les premier à sixième groupe d'éléments de puissance (G1 à G6) pris en sandwich entre eux,
caractérisé en ce que
chacun des premier et deuxième motifs conducteurs (23) possède une première partie (23A) s'étendant dans la première direction entre deux groupes d'éléments de puissance (G2, G3, G4, G5) adjacents des six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) et une seconde partie (23B) faisant saillie dans la première direction à partir des deux groupes d'éléments de puissance (G2, G3, G4, G5) adjacents des six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6), ladite seconde partie (23B) étant ménagée à l'extérieur des six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) dans la première direction,
dans lequel la première partie (23A) du premier motif conducteur (23) s'étend dans la première direction entre le deuxième groupe d'éléments de puissance (G2) et le troisième groupe d'éléments de puissance (G3), et la seconde partie (23B) du premier motif conducteur (23) fait saillie dans la première direction à partir du deuxième groupe d'éléments de puissance (G2) et du troisième groupe d'éléments de puissance (G3),
dans lequel la première partie (23A) du deuxième motif conducteur (23) s'étend dans la première direction entre le quatrième groupe d'éléments de puissance (G4) et le cinquième groupe d'éléments de puissance (G5), et la seconde partie (23B) du deuxième motif conducteur (23) fait saillie dans la première direction à partir du quatrième groupe d'éléments de puissance (G4) et du cinquième groupe d'éléments de puissance (G5),
chacune des première et deuxième entretoises (40) comporte une partie de corps (41) possédant une forme de plaque rectangulaire et étant disposée entre deux groupes d'éléments de puissance (G2, G3, G4, G5) adjacents des six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) et une partie de transfert de chaleur (42) cylindrique disposée à l'extérieur des six groupes d'éléments de puissance (G1, G2, G3, G4, G5, G6) dans une direction dans laquelle les six éléments de puissance (24) sont agencés, dans lequel
la partie de transfert de chaleur (42) est ménagée à une extrémité de la partie de corps (41) dans la direction longitudinale de la partie de corps (41), dans lequel
la partie de corps (23A) de la première entretoise (40) est disposée entre le deuxième groupe d'éléments de puissance (G2) et le troisième groupe d'éléments de puissance (G3),
la partie de corps (23A) de la deuxième entretoise (40) est disposée entre le quatrième groupe d'éléments de puissance (G4) et le cinquième groupe d'éléments de puissance (G5),
la partie de corps (41) de la première entretoise (40) chevauche la première partie (23A) du premier motif conducteur (23),
la partie de corps (41) de la deuxième entretoise (40) chevauche la première partie (23A) du deuxième motif conducteur (23),
la partie de transfert de chaleur (42) de la première entretoise (40) chevauche la seconde partie (23B) du premier motif conducteur (23),
la partie de transfert de chaleur (42) de la deuxième entretoise (40) chevauche la seconde partie (23B) du deuxième motif conducteur (23), et
chaque partie de transfert de chaleur (42) est disposée plus près de la pluralité de condensateurs (54) que de chaque partie de corps (41) dans la première direction et chaque partie de transfert de chaleur (42) est disposée à une position ne chevauchant pas la pluralité de condensateurs (54) lorsqu'on l'observe dans une direction d'épaisseur de plaque du substrat de condensateur (50).
REFERENCES CITED IN THE DESCRIPTION
Patent documents cited in the description